专利名称：顶铁及利用顶铁推进箱涵的方法
技术领域：
本发明涉及一种顶铁及利用顶铁推进箱涵的方法，更具体地讲，涉及一种顶铁以 及该顶铁在河谷地带超薄覆盖砂砾石层上箱涵穿越高速公路工程中的应用方法。
背景技术：
现代地下空间施工已经拓展到包括立体交通、城市地下空间的利用的诸多领域。 在修建穿越公路、铁路、城市底下管线下方的浅层覆土隧道时，如果采用明挖法，则需要道 路、管线临时或永久改线，会导致工程建设综合成本增加。因此，通常采用箱涵顶进法。对于 高速公路，由于填筑路基一般为砂砾石，且压实度> 94%。因此，在不断道施工、不影响高速 公路正常通行的前提下，通常采用“先顶后挖”的施工方法。因此，千斤顶的顶力要求很大， 很可能会出现顶力过大，导致顶铁发生偏移、上翘等现象，无法满足强度、刚度、稳定性和抗 倾覆性等主要力学性能指标。此外，传统的顶铁多采用混凝土块，在当前使用大顶力千斤顶 的情况下，强度远远达不到要求，而且在顶进距离较大时，容易滑移、飞溅伤人。因此，需要提供一种强度和刚度高、稳定性好和抗倾覆性强的顶铁来满足施工要 求，确保实现工期、安全和质量目标的一种安全施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供强度和刚度高、稳定性好和抗倾覆性强的顶铁以及相应的 安全施工方法。根据本发明，提供了一种顶铁，所述顶铁包括平行焊接在一起的至少两根钢轨以 及焊接在钢轨的两端的钢板。根据本发明的顶铁还可包括钢板条，所述钢板条沿顶铁的长度方向按照预定的间 隔包裹并焊接在所述钢轨外围。根据本发明的顶铁，所述钢轨两端的钢板上可设置多个预留孔。所述钢轨可为4根。所述钢轨为工字钢轨，钢轨的上宽焊接在一起。根据本发明的另一方面，提供了、一种利用顶铁推进箱涵的方法，其特征在于，顶 铁包括平行焊接在一起的至少两根钢轨以及焊接在钢轨的两端的钢板，所述方法包括如下 步骤1)千斤顶以后背墙为支撑对箱涵进行顶进，以推动箱涵移动；2)顶进第一距离后，千 斤顶的顶杆收回，安装第一长度的顶铁；3)千斤顶行进第二距离后，将第一长度的顶铁移 开，换用第二长度的顶铁；4)当箱涵推进第三距离时，更换为第三长度的顶铁或者采用第 二长度的顶铁配合第一长度的顶铁进行推进；5)根据箱涵行进距离，更换顶铁或多根顶铁 配合对接进行推进。根据本发明的方法，沿顶铁长度方向按照预定的间隔在钢轨的外围包裹并焊接有 钢板条。根据本发明的方法，所述钢轨为工字钢轨，工字钢轨的上宽焊接在一起。
所述顶铁端部的钢板上设置有多个预留孔，当多个顶铁沿顶进方向配合对接时， 通过所述多个预留孔进行螺栓连接。沿顶进方向间隔预定距离垂直于顶进方向，在顶铁上 焊接槽钢作为压顶。在作为压顶的槽钢上切割地锚孔，将钢轨穿过地锚孔打入地下，作为地锚。所述地 锚在锚孔处与作为压顶的槽钢焊接连接。根据本发明的方法，采用η个千斤顶，η排顶铁并行顶进箱涵，其中，η为大于或等 于2的正整数。沿与顶进方向交叉成一定角度地在顶铁上焊接钢轨作为剪刀撑。顶铁和顶铁对接处设置长条形加固连接方钢，连接方钢两侧与并行的多排顶铁的 端部的钢板相抵。所述顶铁由4根钢轨平行焊接在一起。根据本发明的顶铁，能够满足大顶力千斤顶的要求。由于在顶铁的应用中，采用了 连接方钢、槽钢压顶、槽钢剪刀撑和钢轨地锚加固技术，提高了强度、刚度、稳定性和抗倾覆 性等主要力学性能，确保了工期、安全和质量目标的实现。
通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和 特点将会变得更加清楚，其中图1是根据本发明实施例的长度为lm、2m或3m的顶铁的主视图；图2是根据本发明实施例的长度为5m的顶铁的主视图；图3是根据本发明实施例的长度为12m的顶铁的主视图；图4是沿图2中的A-A线截取的截面图；图5是沿图2中的B-B线截取的截面图；图6是根据本发明示例性实施例的顶铁应用与安装的示意图。
具体实施例方式如下，参照附图来详细说明本发明顶铁的实施例及其应用方法。根据本发明的实施例，以lm、2m、3m、5m、12m的顶铁为例，提供了一系列长度的顶 铁。图1-5示出了根据本发明实施例的各种顶铁的主视图和截面图。如图1-5所示，根据 本发明的实施例的顶铁采用厚钢板100和重型钢轨200焊接而成，至少两根重型钢轨的上 宽焊接在一起，例如，可以采用四根P60重型钢轨200，将四根重型钢轨100的上宽对接焊接 在一起(见图4和图5)，形成对称结构。钢轨200的两端分别焊接钢板100，并在钢板100 上形成多个预留孔101。所述预留孔101用于在顶铁之间对接时通过螺栓进行连接。采用 P60钢轨制作顶铁时，在钢轨200的两个端部焊接的钢板100可采用40mm厚、长和宽均为 450mm的钢板，钢板上的预留孔101的直径可为32mm。当顶铁的长度大于一定值时，为了保证其强度、刚度、稳定性和抗倾覆性，在顶铁 上每隔一定距离采用钢板条300包裹并焊接在钢轨外围。以图2所示的5m的顶铁为例，可 在2. 5m位置处包裹钢板条300 ；以图3所示的12m的顶铁为例，可在每隔3m的位置处包裹 钢板条300。可采用IOmm厚、IOcm宽度的钢板条。虽然图1-5示出的是预定长度的顶铁，但是，本发明不限于此，本领域技术人员可以根据需要制作任意长度的顶铁。下面，结合图6描述根据本发明实施例的顶铁的应用方法。在本实施例中，河谷地 带超薄覆盖砂砾石层箱涵穿越高速公路推进，采用“先顶后挖”的施工方法。箱涵400的总 推进长度为40m，采用4台500T液压千斤顶500同步顶进，千斤顶的行程为1. 5m。4台千 斤顶固定在箱涵后端下侧，千斤顶的顶杆背向顶进方向，与顶铁对接，将千斤顶的顶力通过 顶杆传递给顶铁，顶铁由后背墙支撑，由此，推动箱涵移动。在本实施例中，顶铁的安装个数 为:1m长的4根、2m长的4根、3m长的4根、5m长的8根、12m长的8根。首先，千斤顶500以后背墙600为支撑进行推进，此时，千斤顶500位于箱涵400 尾部，千斤顶的顶杆顶在后背墙600上，随着千斤顶的顶杆不断伸出，箱涵400沿着顶进方 向推进，千斤顶随着箱涵一起移动。根据推进长度，在顶铁区域采用16t吊车吊装1.0m、 2. 0m,3. 0m,5. Om和12. Om的顶铁。顶进Im后，千斤顶的顶杆收回，用16t吊车配合人工安 装Im顶铁。使4根Im顶铁与关于顶进方向对称布置在箱涵后部下侧的4台千斤顶的顶杆 对接。安装顶铁时应保证4排顶铁的中心线与箱涵400顶进轴线平行，千斤顶和顶铁分布 对称，防止箱涵偏离预定的顶进方向。顶铁与千斤顶顶杆之间采用缓冲材料衬垫(例如，厚 胶皮)，防止顶力过大时损伤顶杆和顶铁端部的钢板。Im顶铁安装完成后，继续顶进，千斤 顶行进Im后，顶杆收回，更换顶铁。将Im顶铁用16t吊车吊离开，换用2m顶铁。当箱涵行 进3m时，采用2m顶铁配合Im顶铁，顶铁与顶铁间用穿过预留孔101的螺栓进行对接连接 (见图6的标号320所指示部分)。箱涵400行进4m时，采用3m顶铁配合Im顶铁，当箱涵 行进5m时，更换5m顶铁，达到12m时，吊装12m顶铁，以此方式不断使箱涵推进。上述仅是 示例，本领域技术人员可以根据施工的难易程度，更换不同长度的顶铁或者组合多个顶铁 配合顶进。随着箱涵的推进，对接连接、配合顶进的顶铁越来越长。为保证其强度、刚度、稳 定性和抗倾覆性能，防止顶铁过长时发生上翘、滑移等现象，沿推进方向每隔预定距离(例 如，5m)，在4排顶铁上设置剪刀撑330和压顶340进行加固以增强其整体性。例如，如图6 所示，沿推进方向每隔5m，将30A槽钢垂直于顶铁焊接在顶铁上，作为压顶340，从而沿重力 方向对顶铁施压，防止顶铁上翘。同时，沿顶进方向，按照预定间隔将槽钢与顶进方向倾斜 交叉成一定角度地焊接在顶铁上，作为剪刀撑330。如图6所示，可以将两根槽钢交叉焊接 之后，再焊接在多排顶铁上。在图6示出的例子中，剪刀撑330焊接在压顶340上。然而， 剪刀撑也330也可以直接焊接在顶铁上，再根据需要在剪刀撑330上焊接压顶340。剪刀撑 330既能起到加固作用，防止顶铁滑移，又能沿重力方向对顶铁施压，防止顶铁上翘，起到压 顶的作用。为了进一步增强其稳定性和整体性，防止顶铁滑移、上翘，在顶铁与顶铁的螺栓对 接处，将长条形加固连接方钢310垂直于顶进方向设置在相对接的顶铁的端部钢板之间， 使并行的多排顶铁端部的钢板100顶住加固连接方钢310。可以将钢板100与加固连接方 钢310焊接在一起，使其更加稳定。连接方钢的长度稍大于多排顶铁的横向跨度。同时，可在剪刀撑330和压顶340上靠近顶铁处采用电焊切割地锚孔，将P60钢轨 穿过地锚孔，垂直打入地下，起到地锚的作用。如图6所示，每根压顶340槽钢上可以切割 4个地锚孔，打入4根钢轨作为地锚350。钢轨地锚350的方向是头宽在前，即，朝向顶进方 向，底宽在后，打入地下的深度为1. 2m，钢轨地锚350的顶部采用焊接的方式与30A工字钢钢轨340焊接连接。虽然，上述实施例中以4个千斤顶，4排顶铁并行推进为例，但是，本发明不限于4 排顶铁，也可以采用2排、3排、以及4排以上的顶铁。根据本发明提供的顶铁，其能够满足大顶力千斤顶的要求，而且不易变形。根据本 发明的利用顶铁推进箱涵的方法，由于采用连接方钢、槽钢压顶、槽钢剪刀撑和钢轨地锚加 固技术，防止了顶铁发生上翘或滑移，提高了强度、刚度、稳定性和抗倾覆性等主要力学性 能，确保了工期、安全和质量目标的实现。虽然，已经结合具体实施方式
描述了本发明，但是，本发明的顶铁及其应用方法不 限于该具体实施方式
，本领域技术人员可以根据需要制作不同长度的顶铁，在顶进箱涵的 过程中，可以根据施工现场的施工难以程度，更换不同长度的顶铁进行推进。
权利要求
一种顶铁，其特征在于，所述顶铁包括平行焊接在一起的至少两根钢轨以及焊接在钢轨的两端的钢板。
2.如权利要求1所述的顶铁，其特征在于，所述顶铁还包括钢板条，所述钢板条沿顶铁 的长度方向按照预定的间隔包围并焊接在所述钢轨外围。
3.如权利要求1所述的顶铁，其特征在于，钢轨两端的钢板上具有多个预留孔，以通过 螺栓将两根顶铁对接连接。
4.如权利要求1所述的顶铁，其特征在于，所述钢轨为4根。
5.如权利要求1所述的顶铁，其特征在于，所述钢轨为工字钢轨，钢轨的上宽焊接在一起。
6.一种利用顶铁推进箱涵的方法，其特征在于，顶铁包括平行焊接在一起的至少两根 钢轨以及焊接在钢轨的两端的钢板，所述方法包括如下步骤1)千斤顶以后背墙为支撑对箱涵进行顶进，以推动箱涵移动；2)顶进第一距离后，千斤顶的顶杆收回，安装第一长度的顶铁；3)千斤顶行进第二距离后，将第一长度的顶铁移开，换用第二长度的顶铁；4)当箱涵推进第三距离时，更换为第三长度的顶铁或者采用第二长度的顶铁配合第一 长度的顶铁进行推进；5)根据箱涵行进距离，更换顶铁或利用多根顶铁配合对接进行推进。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述顶铁还包括钢板条，所述钢板条沿顶铁 的长度方向按照预定的间隔包围并焊接在所述钢轨外围。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钢轨为工字钢轨，工字钢轨的上宽焊接 在一起。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述顶铁端部的钢板上设置有多个预留孔， 当多个顶铁沿顶进方向对接时，通过所述多个预留孔进行螺栓连接。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，沿顶进方向间隔预定距离垂直于顶进方 向，在顶铁上焊接槽钢作为压顶。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在作为压顶的槽钢上切割地锚孔，将钢轨 穿过地锚孔打入地下，作为地锚。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述地锚在锚孔处与作为压顶的槽钢焊 接连接。
13.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用η个千斤顶，η排顶铁并行顶进箱涵， 其中，η为大于或等于2的正整数。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，沿与顶进方向交叉成一定角度地在顶铁 上焊接钢轨作为剪刀撑。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，沿与顶进方向交叉成一定角度地在压顶 上焊接钢轨作为剪刀撑。
16.如权利要求6所述的方法，其特征在于，顶铁和顶铁对接处设置长条形加固连接方 钢，连接方钢两侧与并行的多排顶铁的端部的钢板相抵。
17.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述顶铁由4根钢轨平行焊接在一起。
全文摘要
本发明提供了一种顶铁及其应用方法，所述顶铁包括平行焊接在一起的至少两根钢轨以及焊接在钢轨两端的钢板。根据本发明提供的顶铁及其应用方法，其能够满足重型千斤顶大顶力的要求，根据本发明利用千斤顶配合顶铁推进箱涵的方法，由于采用了连接方钢、槽钢压顶、槽钢剪刀撑和钢轨地锚加固技术，提高了强度、刚度、稳定性和抗倾覆性等主要力学性能，能够确保工期、安全和质量目标的实现。
文档编号E21D9/04GK101922296SQ201010258498
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者李建生, 王巧兰, 蒋军 申请人:攀钢集团冶金工程技术有限公司;攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司